JPH04115320A - ペン型コンピュータ入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、コンピータシステムにおけるカーソルの移動
や図形、文字の入力に用いるペン型コンピュータ入力装
置に関するものである。

従来の技術 従来のコンピュータ入力装置としては、キーボード、マ
ウス、デジタイザ、ライトペン、タブレット端末等が利
用されている。その中で、マウスはＣＲＴ上に表示され
るカーソルを相対的に移動させる装置であシ、比較的簡
単な操作によかカーソルを高速に移動させることができ
、また、図形を自由に描画することができる。このマウ
スは、その移動量の検出方式により２つの種類に大別さ
れる。その１つはポールを回転可能に支持させ、マウス
の移動に伴うポールの回転により移動量を検出するよう
に構成され、他の１つは縦横に格子状に線が描かれたボ
ード上で移動させ、光センサにより移動量を検出するよ
うに構成されている。

コンピュータシステムのソフトウェアによってその使用
方法はさまざまであるが、マクスを用いて図形や自由な
線を描く場合、描きたい方向に画面上のカーソルを移動
させるようにマウスを移動させる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、マウスはその大きさや構造上、微小に移
動させることが困難であり、また、その動きを直接モニ
タすることができないため、細かな図形や文字などを思
い通りに入力することは非常に困難である。また、Ｘ軸
、ｙ軸の２自由度の操作しかできないため、３自由度や
６自由度の操作が要求される三次元データを扱うソフト
ウェアに対しては、非常に操作性が悪くなっている。

本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するもの
であり、描いた通シに正確に図形、文字等をコンピュー
タ本体に入力することができ、また、三次元図形データ
についても容易に操作することができ、また、小型化、
軽量化を図ることができ、しかも、低コスト化を図るこ
とができるよようにしたペン型コンピュータ入力装置を
提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するだめの本発明の技術的解決手段は、
ペン型の軸部と、この軸部の先端部に一部が外方に突出
した状態で回転可能に支持されたポールと、上記ポール
と接触して回転し得るように支持されたＸ軸およびｙ軸
の検出用回転体と、上記軸部の先端部に上記ポールが回
転する平面に対して垂直な平面上で一部が外方に突出し
た状態で回転し得るように支持されたｚ軸の検出用回転
体と、上記Ｘ軸、ｙ軸、Ｚ軸の検出用回転体の回転方向
と移動量を検出する手段とを備えたものである。

または、上記技術的解決手段におけるＺ軸の検出用回転
体が上記軸部を握った状態でその指先により回転操作し
得る位置に配されたものである。

上記検出手段は各検出用回転体上で回転方向に交互に設
けられた光反射部および光吸収部がらなシ、互いに位相
をずらされて配置された第１、第２のパターン群と、検
出回路を有する回路基板と、この回路基板に実装され、
各検出用回転体の第１、第２のパターン群に投光する発
光素子と、第１、第２のパターン群からの反射光を受光
する受光素子と、上記発光素子および受光素子と第１、
第２のパターン群との間に設けられた導光路部とを備え
ることができ、上記各検出用回転体に対応し、上記発光
素子を１つ、受光素子を２つ配置し、上記導光路部は上
記１つの発光素子から第１と第２のパターン群に投光さ
せ、第１と第２のパターン群からの反射光を上記各受光
素子で受光させるように構成することができる。

そして、上記ポールを磁石により吸引してＸ軸とｙ軸の
両検出用回転体に接触させ、ポールの回転を両検出用回
転体に確実に伝達することができるようにするのが好ま
しい。

また、上記各検出用回転体は小径部および上記ポールと
接触する大径部を有するコアシャフトと、このコアシャ
フトの大径部とほぼ等しい外径を有し、円周上に上記光
反射部と光吸収部のパターン群を有し、上記コアシャフ
トの小径部に嵌合されて固定されたパターンパイプとを
備えることができる。上記パターンパイプは金属により
形成し、上記光反射部にパイプ表面に形成した鏡面部を
用い、上記光吸収部にメタルエツチングによりパイプ表
面に形成しだなし地状部を用いることができ、または、
樹脂により形成し、上記光反射部に金型の鏡面を転写し
て形成した部分を用い、上記光吸収部に金型のなし地面
を転写して形成した部分を用いることができ、この樹脂
には微小な無機物、若しくは金属の粉を混入することが
できる。

また、上記軸部の中心線の延長線上にポールを配置する
のが好ましい。

作　　　　用 したがって、本発明によれば、ペン型の軸部を握シ、ポ
ールを加圧状態にして移動させると、ポールが任意の方
向に回転し、これに伴い、Ｘ軸とｙ軸の検出用回転体の
一方、若しくは両方が回転し、これをもとに検出手段に
よりＸ軸とｙ軸の回転方向と移動量を検出し、この回転
方向と移動Ｉのデータをコンピュータ本体に入力し、図
形、文字等を表示させることができる。また、Ｚ軸の検
出用回転体をポールが回転する平面に対する垂直面で回
転させ、または指先の操作で回転させ、これをもとに検
出手段によりその回転方向と移動量を検出することによ
り、このデータを上記Ｘ軸とｙ軸の回転方向と移動量の
データと共にコンピュータ本体に入力し、三次元図形を
表示させることができる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

まず、本発明の第１の実施例について説明する。

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例におけるペ
ン型コンピュータ入力装置を示し、第１図（ａ）は全体
の平面図、第１図（ｂ）はその一部切欠正面図、第２図
（ａ）は要部の拡大平面図、第２図（ｂ）は第２図（ａ
）の１ｂ−１ｂ矢矢視面図、第３図（ａ）は検出用回転
体の拡大正面図、第３図（ｂ）はその断面図である。

第１図（ａ）、（ｂ）に示すように、ペン型コンピュー
タ入力装置１は細長いペン型の軸部２の先端部３が鈍角
に折シ曲げられ、この先端部３にヘッド部４が設けられ
ている。

ヘッド部４の詳細について説明すると、第２図（ａ）、
（ｂ）に示すように、支持部５に鋼製のポール６と、こ
のポール６の直交２方向のＸ軸、ｙ軸の回転による移動
量を出力するだめの検出用回転体７．８と、ポール支持
用のベアリング９が設けられている。各検出用回転体７
．８はコアシャフト１０とパターンパイプ１１　とから
なり、コアシャフト１０は小径部の一端に大径部が形成
され、パターンパイプ１１の外径はコアシャフト１０　
の大径部とほぼ等しくなるように形成され、コアシャフ
ト１０の小径部にパターンパイプ１１が嵌合されて固定
されている（第３図（ａ）、（ｂ）参照）。各検出用回
転体７．８はその両端部がベアリング１２．１３により
回転可能に支持され、ベアリング９は軸１４に回転可能
に支持されている。ポール６の内方には磁石１５が設け
られ、この磁石１５の吸引力によｐポール６が各検出用
回転体７．８におけるコアシャフト１０　の大径部とベ
アリング９に接触され、一部が外方に突出した状態で任
意の方向に自由に、かつ円滑に回転し得るように支持さ
れている。したがって、ポール６が回転すると、その回
転が検出用回転体７．８に伝達されて検出用回転体７．
８が回転することができる。

第３図（ａｔに示すように、各検出用回転体７．８にお
けるパターンパイプ１１の両側部の円周上には光を反射
する光反射部１６　と光を反射しない光吸収部１７が軸
方向に沿う短冊状で円周方向に交互に形成され、両側の
第１と第２の光反射部１６と光吸収部１７のパターン群
１８と１９が円周方向に１／４ピッチ位相をずらされて
いる。パターンパイプ１１は、その−例として、金属に
より形成され、光反射部１６は表面が鏡面に形成されて
得られ、光吸収部１７は表面がエツチングによりなし胞
状に形成されて得られている。他の例として、ＡＢＳ、
アクリル等の樹脂により成形され、光反射部１６は金型
の鏡面部が転写された部分により得られ、光吸収部１７
は金型のなし地面が転写された部分により得られ、反射
特性を向上させるため、必要に応じ、樹脂に微小な無機
物や金属の粉が混入されている。

第１図（ａ）、（ｂ）および第２図（ａ）、（ｂ）に示
すように、支持部５には各検出用回転体７．８のパター
ンパイプ１１に対向して検出部３２が設けられている。

すなわち、支持部５にパターンパイプ１１　Ｋ対向して
導光路部２０．２１が設けられ、各導光路部２０．２１
上に検出回路を有する回路基板２２．２３の脚部２４が
取り付けられている。各回路基板２２．２３の中央部に
は１つの発光素子２５が実装され、両側部に各１つ、計
２つの受光素子２６．２７が実装されている。発光素子
２５は第１と第２のパターン群１８　と１９　に対する
投光に兼用され、受光素子２６．２７は第１と第２のパ
ターン群１８　と１９からの反射光の受光に用いられる
。各導光路部２０と２１には、発光素子２５から第１と
第２のパターン群１８と１９に対する投光に用いる導光
路２８と２９および各受光素子２６と２７による第１と
第２のパターン群１８と１９からの反射光の受光に用い
る導光路３０と３１が光ファイバ、若しくはアクリル材
により一体成形されている。上記のように発光素子２５
、受光素子２６．２７を回路基板２２．２３上に実装し
ているので、導光路２８．２９．３０．３１との位置合
わせが容易となシ、シかも、これら検出系の全長が短く
なる。

第１図（ａ）、（ｂｌに示すように、軸部２の先端部３
にもヘッド部４の上方の端部において、ポール６が回転
する平面に対して垂直な平面上で回転し得るように２軸
の検出用回転体３３が設けられている。この検出用回転
体３３は中間部に大径の円盤３４　を有する構成を除い
て上記Ｘ軸、ｙ軸の検出用回転体７．８と同様に構成さ
れ、両端が軸受３５．３６に回転可能に支持され、円盤
３４の外周一部が軸部２の先端部３に形成された穴３７
より先方へ突出されている。また、このＸ軸の検出用回
転体３３に対してもＸ軸、ｙ軸の検出用回転体７．８と
同様の検出部３２が備えられている。

軸部２には入力制御用の複数個のスイッチ３８が設けら
れ、これらのスイッチ３８には軸部２を握った際に指先
で操作しやすいように軸部２の先端側寄り位置に配置さ
れている。また、軸部２の中心線３９の延長線上にヘッ
ド部４のポール６、特に、その先端が位置するように設
定されている。

第４図は本発明のペン型コンピュータ入力装置をコンピ
ュータ本体に接続した構成図である。第４図に示すよう
に、本発明のペン型コンピュータ入力装置１は、コンピ
ュータ本体４０にコード４１　によ多接続されて使用さ
れる。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

ペン型コンピュータ入力装置１の軸部２を握り、第１図
（ｂ）、第４図に示すように、ポール６をＸ、ｙ軸操作
面４２に加圧状態にして自由曲線４３　を描くとポール
６が回転する。このとき、上記のように軸部２の中心線
３９の延長線上にボー７υ６が位置するように設定して
いるので、筆記具と同じ感覚で自由曲線４３を描くこと
ができ、したがって、操作性が良くなるので、細かい曲
線を描くことができる。上記ポール６の回転に伴い、第
２図（ａ）、（ｂ）に示すように、ポール６に接触して
いるＸ軸方向の検出用回転体７とｙ軸方向の検出用回転
体８の一方、若しくは両方が回転する。この間、各発光
素子２５から各導光路２８．２９を介して各検出用回転
体７．８の第１と第２のパターン群１８　と１９に投光
しているので、回転している検出用回転体７．８の第１
と第２のパターン群１８と１９の光反射部１６からの反
射光を各導光路３０．３１を介して各受光素子２６．２
７で検出する。

このとき、各検出用回転体７．８の第１と第２のパター
ン群１８と１９の光反射部１６と光吸収部１７の位置が
円周方向にずらされているので、２つの信号の位相を回
路基板２２．２３に設けられた検出回路（図示省略）に
より比較することにより、検出用回転体７．８、すなわ
ち、ポール６のＸ軸方向とｙ軸方向の回転方向と移動量
を検出し、その移動量のデータをコード４１を介してコ
ンピュータ本体４０に入力し、第４図に示すように、表
示部４４上にペン型コンピュータ入力装置１で描いた自
白曲線４３に対応する自由曲線を表示させることができ
る。

また、ｘ、ｙ軸部作画４２と垂直な２軸部作面４５に２
軸の検出用回転体３３０円盤３４を当てて操作面４５に
沿って転動させることにより、上記Ｘ軸、ｙ軸の検出用
回転体７．８の場合と同様にして検出部３２　によりＺ
軸の検出用回転体３３の回転方向と移動量を検出するこ
とができる。したがって、ポール６をｘ、ｙ軸部作画４
２上で転動させると共に、ｚ軸の検出用回転体３３を２
軸部作面４５上で転動させることにより、コンピュータ
本体４０に三次元図形データを入力し、表示部４４に表
示させることができる。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

第５図は本発明の第２の実施例におけるペン型コンピュ
ータ入力装置を示す一部切欠正面図である０ 本実施例においては、第５図に示すように、Ｚ軸の検出
用回転体３３が軸部２の先端部３の基部側折り曲げ部に
スイッチ３８と接近して配置され、軸！８２を握った状
態でその指先により回転操作されるように構成されたも
のである。その他の構成については上記第１の実施例と
同様であるので、その説明を省略する。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、ペン型の軸部を握り
、ポールを加圧状態にして移動させると、ポールが任意
の方向に回転し、これに伴い、Ｘ軸とｙ軸の検出用回転
体の一方、若しくは両方が回転し、これをもとに検出手
段によりＸ軸とｙ軸の回転方向と移動量を検出し、この
回転方向と移動量のデータをコンピュータ本体に入力し
、図形、文字等を表示させることができる。また、２軸
の検出用回転体をポールが回転する平面に対して垂直面
で回転させ、または指先の操作で回転させ、これをもと
に検出手段によりその回転方向と移動量を検出すること
により、このデータを上記Ｘ軸とｙ軸の回転方向と移動
量のデータと共にコンピータ本体と入力し、三次元図形
を表示させることができる。このようにペン型の外形を
有するので、普通の筆記具のような感覚で少ないスペー
スで思い通りに図形、文字等を入力することができ、ま
た、三次元図形データの操作も容易に行うことができる
。また、従来のマウスに比べ、小型化、軽量化を図るこ
とができ、しかも、低コスト化を図ることができる。ま
た、ポールを回転させるので、騒音も少なくすることが
できる。

また、磁石の吸引力によりポールをＸ軸、ｙ軸の検出用
回転体に確実に接触させて回転方向と移動量を正確に検
出することができる。

まだ、パターンパイプに金属、若しくは樹脂を用い、エ
ツチング、若しくは成形により精度が高く、光の反射、
吸収特性の良好な光反射部と光吸収部のパターン群を低
コストで製作することができ、特に、樹脂を用いること
により検出後の電気信号のレベルが高く、検出回路の負
担も少なくすることができる。

また、軸部の中心線の延長線上にポールが位置するよう
に設定することにより、普通の筆記具を使用するように
滑らかに操作することができ、細かい図形、文字、三次
元図形データ等の入力に適する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例におけるペ
ン型コンピュータ入力装置を示し、第１図（ａ）は全体
の平面図、第１図（ｂ）はその一部切欠正面図、第２図
（ａ）は要部の拡大平面図、第２図（ｂｊは第２図（ａ
）のｌｌｂ　−１ｂ矢矢視面図、第３図ｆａｔは変換出
力軸の拡大正面図、第３図（ｂ）はその断面図、第４図
は上記実施例のペン型コンピュータ入力装置をコンピュ
ータ本体に接続した構成図、第５図は本発明の第２の実
施例におけるペン型コンピュータ入力装置を示す一部切
欠正面図である。 １・・・ペン型コンピュータ入力装置、２・・・軸部、
４・・・ヘッド部、６・・・ポール、７・・・検出用回
転体（Ｘ軸）、８・・・検出用回転体（ｙ軸）、１０・
・・コアシャフト、１１−・・パターンパイプ、１５　
　磁石、１６・・・光反射部、１７・・・光吸収部、１
８．１９　　パターン群、２０．２１・・導光路部、２
２．２３・・・回路基板、２５・・発光素子、２６．２
７・・・受光素子、２８．２９．３０．３Ｉ・・・導光
路、３２−・・検出部、３３・・検出用回転体（２軸）
、３９・・軸部の中心線、４０・・・コンピュータ本体
、４４・　表示部。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）ペン型の軸部と、この軸部の先端部に一部が外方
   に突出した状態で回転可能に支持されたポールと、上記
   ポールと接触して回転し得るように支持されたｘ軸およ
   びｙ軸の検出用回転体と、上記軸部の先端部に上記ポー
   ルが回転する平面に対して垂直な平面上で一部が外方に
   突出した状態で回転し得るように支持されたｚ軸の検出
   用回転体と、上記ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の検出用回転体の回
   転方向と移動量を検出する手段とを備えたペン型コンピ
   ュータ入力装置。
2. （２）ｚ軸の検出用回転体が軸部を握った状態でその指
   先により回転操作し得る位置に配された請求項１記載の
   ペン型コンピュータ入力装置。
3. （３）検出手段が各検出用回転体上で回転方向に交互に
   設けられた光反射部および光吸収部からなり、互いに位
   相をずらされて配置された第１、第２のパターン群と、
   検出回路を有する回路基板と、この回路基板に実装され
   、各検出用回転体の第１、第２のパターン群に投光する
   発光素子と、第１、第２のパターン群からの反射光を受
   光する受光素子と、上記発光素子および受光素子と第１
   、第２のパターン群との間に設けられた導光路部とを備
   えた請求項１または２記載のペン型コンピュータ入力装
   置。
4. （４）各検出用回転体に対応し、発光素子が１つ、受光
   素子が２つ配置され、導光路部が上記１つの発光素子か
   ら第１と第２のパターン群に投光させ、第１と第２のパ
   ターン群からの反射光を上記各受光素子で受光させるよ
   うに構成された請求項３記載のペン型コンピュータ入力
   装置。
5. （５）ポールが磁石により吸引されてｘ軸、ｙ軸の両検
   出用回転体に接触された請求項１ないし４のいずれかに
   記載のペン型コンピュータ入力装置。
6. （６）各検出用回転体が小径部およびポールと接触する
   大径部を有するコアシャフトと、このコアシャフトの大
   径部とほぼ等しい外径を有し、円周上に光反射部と光吸
   収部のパターン群を有し、上記コアシャフトの小径部に
   嵌合されて固定されたパターンパイプとを備えた請求項
   １ないし５のいずれかに記載のペン型コンピュータ入力
   装置。
7. （７）パターンパイプが金属からなり、光反射部がパイ
   プ表面に形成された鏡面部からなり、光吸収部がメタル
   エッチングによりパイプ表面に形成されたなし地状部か
   らなる請求項６記載のペン型コンピュータ入力装置。
8. （８）パターンパイプが樹脂からなり、光反射部が金型
   の鏡面の転写により形成され、光吸収部が金型のなし地
   面の転写により形成された請求項６記載のペン型コンピ
   ュータ入力装置。
9. （９）パターンパイプが微小な無機物、若しくは金属の
   粉を混入した樹脂により形成された請求項８記載のペン
   型コンピュータ入力装置。
10. （１０）軸部の中心線の延長線上にポールが配置された
    請求項１ないし９のいずれかに記載のペン型コンピュー
    タ入力装置。